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蘇章仁:賦予生硬呆板的産品結構“類生態活系統”

2017年08月13日 08:38   來源:中國經濟網   

  中國經濟網編者按:安陽強基精密製造産業園股份有限公司所使用的蘇氏整合精密成型技術(簡稱“SIIC技術”)是由蘇章仁及其技術團隊歷經20餘年創造與發展形成的精密成型技術體系。近日,記者就精密成型技術和生態設計、綠色製造等問題採訪了公司首席科學家蘇章仁教授,下文為蘇章仁教授供稿。

圖為蘇章仁教授

  黨和國家領導人習近平主席關於“綠色發展方式與生活方式”的戰略,首先是構建中國生態文明或者説是生態工業文明的基本國策,同時也清晰了中國工業轉型的發展方向。

  貫徹“綠色發展方式與生活方式”的實踐,即包括“發展與生活”的外部生態環境建設,也包括“發展與生活”的內在生態品質(內涵)構建,且內外互動、良性迴圈。

  在基於基本國策的工業轉型中,本人作為工程技術人員,僅就生態(綠色)産品工業設計,表達個人看法。

  由於“綠色”是“生態”通俗易懂的表達,“綠色”內涵生態的本質。本文主要採用“生態”一詞,並對關鍵詞概念進行必要的梳理。

  生態是自然界中唯一能夠“聚集能量並應用能量”的特殊物質或能量形態——以生物包括有機物及其生態鏈形式存在。

  生物物種的生態及其生態鏈無一例外地存在可自組織自身內部能量(內部能力),自適應外部變化而確保自我存在、延續與持續發展的活系統,並表現在生命誕生、成長、繁衍以及死亡的全過程(全週期)遵從自然法則——總是以最小的熵污染、最小的能量消耗,實現有序的良性迴圈與演進。(注:熵污染的通俗概念是指殘留無用、無序能量的物質對生態與生態環境所造成污染和危害,逆轉污染和危害所付出的能量更為巨大。)

  因此,指向生態文明的“綠色發展方式與生活方式”也是以最小的熵污染、最小的能源與能量消耗的最佳發展與生活方式。與之匹配的工業生産活動即需要“綠色製造”也需要“生態(綠色)産品工業設計”(簡稱為生態設計)。

  綠色製造的概念普及,成功的案例國外有之,國內方興未艾,其中包括安陽強基精密製造産業園公司。

  這裡僅就生態設計中仍被忽略的問題拋磚引玉。

  生態設計是制定産品在滿足人類生産生活最佳功能的全壽命週期,以最小的熵污染、最小的資源、能源與能量消耗可實現的‘藍圖’以及産品殘值出路的方案。

  人類生産與生活中,作為在動靜態過程承受載荷的産品結構無處不在,涉及整個工業領域,佔用大量資源與能量。

  人類在傳統零和博弈思維下,整體結構力學性能是基於“以單件結構力學性能冗余為基礎,向整體結構層層疊加”的實際思維習慣設計與製造獲得。其承載能力以不變應萬變的生硬、呆板的“對抗”形式構成。冗余品質造成多餘的熵污染、能源與能量消耗。大量裝備甚至武器裝備的超重即是證明。

  當代以新博弈思維,借助設計與製造精細化技術,融合結構幾何形態的多元力學特性,賦予結構和材料可控與容許的“應變”能力,使結構具備類生態活系統的活力——在結構承載過程,經應變系統性再分配應力可無反饋跟蹤自組織,實現即可分部自適應又可整合自適應載荷變化的隨機應變能力。

  無多餘品質的結構,以最小的熵污染、最小的能量消耗為産品全壽命實現最佳功能提供生態保障。

  這也是生態設計的靈魂。

  化結構呆板生硬之腐朽為生態靈動之神奇、實現結構與材料綜合力學特性面向生態的最優化組合,其工程技術實現路徑是液態金屬精與密的成型及未來的3D列印。

  安陽強基精密製造産業園公司的成功不僅在於綠色製造也在於與生態設計互動,其震撼人們的産品減重效果,證明了賦予結構“類生態活系統”是可行的。(安陽強基精密製造産業園股份有限公司首席科學家 蘇章仁)   

  專家訪談: 把一個個零件和結構當作活系統

   

(責任編輯:秦爽)